1、目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.2井田地质特征21.3煤层及煤质42 井田境界和储量112.1井田境界112.2矿井储量112.3矿井可采储量133 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1矿井工作制度163.2矿井设计生产能力及服务年限164 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.2矿井基本巷道284.3主要开拓巷道295 准备方式-采区巷道布置385.1煤层的地质特征385.2采区巷道布置及生产系统395.3采区车场选型426 采煤方法466.1采煤工艺方式466.2回采巷道布置557 井下运输577.1概述577.2采区运输设备选择577.3
2、采区绞车的运输能力验算607.4大巷运输设备选择637.5 辅助运输大巷设备选择638 矿井提升668.1概述668.2主副井提升669 矿井通风及安全689.1矿井通风系统选择689.2矿井风量计算809.3矿井通风阻力计算849.4矿井主要通风机选型889.5防止特殊灾害时期的安全措施9310 矿井基本技术经济指标95参考文献97专题设计部分煤矿综放面顶板顶煤分类及应用研究98摘要981 绪论991.1课题的研究意义991.2国内外研究现状及存在问题991.3 研究的主要内容和技术路线1052 综放面顶煤分类研究1062.1分类方法的选择1062.2顶煤的可放性与稳定性的关系1072.3
3、顶煤的地应力环境1082.4 顶煤可放性影响因素研究1102.5顶煤可放性因素权值的确定1132.6 综放面顶煤可放性分类1152.7 敏感性指标的识别1193 综放面顶板分类及与顶煤分类的关系1213.1 综放面顶板分类1213.2综放面顶板分类与顶煤分类的关系1274 主要结论129参考文献130翻译部分英文原文:131Abstract1311. Introduction1312. Engineering examples1333. Conclusions137中文译文139摘要1391. 前言1392. 工程实例1403. 结论144致 谢1451 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1
4、.1.1井田位置、范围和交通位置范各庄井田位于开平向斜东南翼，井田总体呈现凹状，东部以14煤层潜伏露头线为界，西及西南部与钱家营矿业分公司相邻，北部以吕家坨为界，西部以边界大断层与吕家坨分界，井田南北走向长度5.02km,东西最大倾斜长度3.76km，全井田总面积为16.58km2。开采深度标高为-150-800m。图1-1 范各庄矿交通位置图范各庄矿业分公司坐落在华北著名工业重镇唐山市的古冶区境内，位于燕山南麓、渤海之滨的京津唐经济圈，地理坐标为东经11328，北纬3933。东有最大能源港秦皇岛港，西有塘沽新港，南有京唐港及正在施工建设的中国最大的内陆深水港曹妃甸港，海运极为便利；北距京山铁
5、路古冶火车站10.2公里，并有专用铁路衔接。与吕家坨矿业分公司、林西矿业分公司、钱家营矿业分公司、唐家庄矿业分公司、赵各庄矿业分公司、铁拓集团、热电公司均有铁路连接。区内有古倴公路横贯东西，向南至唐港高速公路，向北12公里至205国道并与京沈高速公路相连。陆路交通亦十分畅通、发达。详见范各庄矿交通位置图1-1。1.1.2地形地貌范各庄井田被广阔的第四系冲积层所覆盖，地貌简单，地表平坦，地势呈现北高南低，地表坡度12，地表标高海拨+25+33m。1.1.3河流水系井田西部有沙河流过，流向大致与地层走向平行。沙河为季节性河流，冬季河水近同干枯，只有林西、唐家庄等矿排放水流过。夏季流量显著增加，19
6、65年测得沙河洪峰流量为142.8m3/s，流速1.69m/s。历史最高洪水位为29.5m。1.1.4矿区的气候条件唐山地区气候属于半大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季严寒凛烈，气温变化较大。根据唐山市气象局19591999年气象资料，历年平均气温17.9，最高气温40.3，最低气温-18.3。历年平均降水量为708.14mm，年最大降水量为1263.8mm。区内冬季多北风，夏季多南风，最大风速16m/s。冰冻期为十一月至次年三月，最大冻土深度0.27m。1.1.5水源、电源1、根据地质资料及现场实际，本矿区以裂隙含水层及孔隙含水层为主，岩溶裂隙含水层局部发育。矿井充水因素除砂岩裂隙含水层外，奥陶
7、岩溶水亦为本矿永久水源，但奥陶水水质有待化验分析。沙河水为本区农业灌溉河居民生活用水的主要来源，可做为矿井临时生活用水水源。2、本矿的主供电电源取自华北电网吕家坨变电站35kV输电线和林西发电厂35kV输电线。1.1.6工农业生产和原料矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植小麦、玉米、水稻、花生，间杂有果园、菜园和苗圃等，以奶牛为主的畜牧业也较发达。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。1.2井田地质特征1.2.1煤系地层概述、勘探程度开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架
8、，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向。向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼断层发育不大，规模亦较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，施工地面地质孔5个，进尺2737.35m，井下地质孔20
9、1 个，进尺13237.17m；地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14m，井下水文孔210个，进尺22496m。煤系地层为石炭系、二叠系组成，总厚度500m左右。煤系基底为奥陶系石灰岩，上部为第四系冲积层，北部大约50m，向南逐步加厚至毕各庄，厚约500m。井田主要可采煤层为：5s、7s、8s、9s、11s、12s、12s半共计7个煤层。单一煤层有：8s、11s、12s煤层。7s、8s、9s煤层含有部分矸石层。范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统
10、古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。1、唐山组属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约56米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（G层），含K1、K2、K3三层灰岩，以K3灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.53.2米，称为唐山灰岩。含13层不稳定的薄煤线。2、开平组属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（K6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含K4、K5、K6三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化
11、石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。3、赵各庄组属石炭系上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86米，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含一层可采煤层，即12煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。4、大苗庄组属二迭系下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约67米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层两层，即7煤层、8煤层。5、唐家庄组属二迭系下统。上部止于层顶板，下伏大苗庄组，厚度约270米。岩性以粗中砂岩为主，细砂岩次之，下部粉砂岩和泥岩比较发育，间夹层薄煤线。岩石颜色由下部的深灰、浅灰
12、往上变为灰和紫红色，均属于陆相沉积。范各庄井田煤系地层的形成过程均属于近海型沉积。其中石炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交汇互相沉积，二迭系的大苗庄组和唐家庄组属于近海陆相沉积。整个煤系地层厚度、煤层层数、旋回结构明显清晰，易于对比。从相旋回的特征分析，中石炭世地壳升降运动频繁，引起大面积的海侵和海退，沉积成了一套海陆交互相地层结构。由于地壳运动短暂而频繁，不宜泥炭堆积，故没有形成可采煤层。在这时期地形比较平坦，海侵和海退范围广泛，沉积了三层薄层灰岩，即K1、K2、K3灰岩。中石炭世地层厚度较薄，约为56 米，相旋回结构清晰，易于对比。晚石炭世地层以缓慢上升为主，聚煤作用活跃，海相地层逐
13、渐减少，过渡相地层增多，且出现河流冲积相沉积。在晚石炭世早期地壳运动还比较频繁，且很不稳定，沉积了三层薄层灰岩，即K4、K5、K6灰岩，到后期地壳运动趋于稳定，适宜植物生长与堆积形成了本井田的可采煤层，即12煤层。晚石炭世厚度约为138米，相旋回结构比较清楚。早二迭世地壳运动仍以上升为主，上升幅度由小渐大，海退范围逐渐扩大，沉积了一套近海陆相地层，湖泊、沼泽遍布，沉积了两层稳定和较稳定可采煤层（7、8煤层）。到二迭世中晚期，气候由温润转向干燥，不宜植物的生长。中期只形成薄煤层，到晚期聚煤作用已进入尾声。下二迭统地层厚度约为337米。从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭世、下二迭世是以上升为
14、主，上升幅度由小到大，由缓慢上升到直线上升。从岩相来看，为近海相过渡相大陆相。从成煤环境看，则为滨海平原到内陆湖泊。正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳相对稳定时期，才沉积了本井田的可采煤层。1.2.2井田地质构造 范各庄井田地质构造简单,断层、褶曲等主要地质构造发育不明显。（1）井田西部边界发育一条大断层，划分井田时以此断层为边界断层，该断层特征见下表。表1-1 断层特征顺序名称断层面走向断层面倾向倾角落差（m）性质1F0南北东西6420正1.2.3井田水文地质特征范各庄井田水文地质情况复杂，煤系上下各有一个含水层，上为冲积层强含水层，其为厚度不等的卵石层，下有一黏土层有
15、隔水作用；下为奥灰含水层。它们之间联系密切，以煤层露头线为联系，相互沟通，煤层地质有两个含水层：5S顶板砂岩含水层和12S-14S砂岩组含水层，它们是矿井的主要出水来源。还有导水陷落柱12个，矿井平均涌水量为249 m3/h，矿井最大涌水量为563 m3/h。1.2.4地温据详查勘探资料，本区地温梯度为0.94/100m，恒温带在50100m左右，地温变化范围在11.5017.00之间，属地温正常区。1.3煤层及煤质1.3.1煤层特征范各庄井田内的主要可采煤层中，下部的12煤沉积于石炭系上统的赵各庄组，属海陆交互相沉积，煤层厚度的区域性变化相对比较稳定，规律性较强，且顶底板条件较好。上部的7煤、8煤沉积于二迭系下统的大苗庄组，基本上属陆相沉积，由于沉积环境的复杂多变，对煤层厚度、结构及其顶底板均产生一定的影响，并往往伴随不同程度的河流冲刷。范各庄煤矿煤层特征表见表1-21.3.2可采煤层特征井田
